VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU RDS-TMC RDS-TMC SIGNAL PROCESSING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JAN PLCH DOC. ING. IVO LATTENBERG, PH.D. BRNO 2008
1. Pan/paní LICENČNÍ SMLOUVA POSKYTOVANÁ K VÝKONU PRÁVA UŽÍT ŠKOLNÍ DÍLO Jméno a příjmení: Bytem: (dále jen autor ) Narozen/a (datum a místo): 2. Vysoké učení technické v Brně uzavřená mezi smluvními stranami: Jan Plch Sadová 94, 67801, Blansko 28.6.1986, Brno Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií se sídlem Údolní 244/53, 602 00, Brno a jejímž jménem jedná na základě písemného pověření děkanem fakulty: prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. (dále jen nabyvatel ) Čl. 1 Specifikace školního díla 1. Předmětem této smlouvy je vysokoškolská kvalifikační práce (VŠKP): disertační práce diplomová práce bakalářská práce jiná práce, jejíž druh je specifikován jako... (dále jen VŠKP nebo dílo) Název VŠKP: Vedoucí/ školitel VŠKP: Ústav: Datum obhajoby VŠKP: Doc. Ing. Ivo Lattenberg, Ph.D. Ústav telekomunikací VŠKP odevzdal autor nabyvateli v * : tištěné formě počet exemplářů 1 elektronické formě počet exemplářů 1 * hodící se zaškrtněte
2. Autor prohlašuje, že vytvořil samostatnou vlastní tvůrčí činností dílo shora popsané a specifikované. Autor dále prohlašuje, že při zpracovávání díla se sám nedostal do rozporu s autorským zákonem a předpisy souvisejícími a že je dílo dílem původním. 3. Dílo je chráněno jako dílo dle autorského zákona v platném znění. 4. Autor potvrzuje, že listinná a elektronická verze díla je identická. Článek 2 Udělení licenčního oprávnění 1. Autor touto smlouvou poskytuje nabyvateli oprávnění (licenci) k výkonu práva uvedené dílo nevýdělečně užít, archivovat a zpřístupnit ke studijním, výukovým a výzkumným účelům včetně pořizovaní výpisů, opisů a rozmnoženin. 2. Licence je poskytována celosvětově, pro celou dobu trvání autorských a majetkových práv k dílu. 3. Autor souhlasí se zveřejněním díla v databázi přístupné v mezinárodní síti ihned po uzavření této smlouvy 1 rok po uzavření této smlouvy 3 roky po uzavření této smlouvy 5 let po uzavření této smlouvy 10 let po uzavření této smlouvy (z důvodu utajení v něm obsažených informací) 4. Nevýdělečné zveřejňování díla nabyvatelem v souladu s ustanovením 47b zákona č. 111/ 1998 Sb., v platném znění, nevyžaduje licenci a nabyvatel je k němu povinen a oprávněn ze zákona. Článek 3 Závěrečná ustanovení 1. Smlouva je sepsána ve třech vyhotoveních s platností originálu, přičemž po jednom vyhotovení obdrží autor a nabyvatel, další vyhotovení je vloženo do VŠKP. 2. Vztahy mezi smluvními stranami vzniklé a neupravené touto smlouvou se řídí autorským zákonem, občanským zákoníkem, vysokoškolským zákonem, zákonem o archivnictví, v platném znění a popř. dalšími právními předpisy. 3. Licenční smlouva byla uzavřena na základě svobodné a pravé vůle smluvních stran, s plným porozuměním jejímu textu i důsledkům, nikoliv v tísni a za nápadně nevýhodných podmínek. 4. Licenční smlouva nabývá platnosti a účinnosti dnem jejího podpisu oběma smluvními stranami. V Brně dne:... Nabyvatel Autor
ABSTRAKT V úvodu práce je pojednáno o základních vlastnostech signálu RDS, který je přenášen pomocí rádiového vysílání. Popsán je způsob kódování, členění do skupin a také vnitřní pravidla skupiny a rozdělení na informační a zabezpečovací část bloku. Následuje popis povinného obsahu všech skupin a také popis jejich obsahu podle skupiny a verze. Další kapitola je věnovaná podrobnému popisu obsahu skupin se zprávami TMC, jež obsahují dopravní a cestovní informace. Popsán je základní prostor využívaný pro přenos informací. Následuje vysvětlení povinných částí zprávy a ukázka převodu identifikátorů na údaje které jsou zobrazeny uživateli. Poté jsou popsány i další nepovinné údaje a jejich rozdělení do kategorií. Zmíněny jsou také možnosti rozdělení vysílaných zpráv na jedno-skupinové nebo multi-skupinové a jejich následující správa v přijímači. Závěrečná část práce se věnuje popisu činnosti vytvořené aplikace sloužící pro zpracování signálu RDS-TMC s vysvětlením návaznosti a funkčnosti jednotlivých funkcí. KLÍČOVÁ SLOVA RDS, RDS-TMC, ALERT-C, dopravní informace, cestovní informace ABSTRACT At the begining of my work is discourse about basic quality signal RDS, that is transmission by the help of radio signal. Described is way encoding, division to the groups as well as internal rules insider and per informative and preventive part block. Follows description obligatory content of all groups as well as description their content according to insider and version. Next chapter is devoted detailed description content groups news TMC which contain traffic and travelling informations. Described is basic space exploited for track telling. Follows explication obligatory part message and show transmission identifiers on data that are painted user. After it are circumscribed next optional data and their fission to the caregory. Mentioned are also possibilities fission broadcast messages on single-group or multi-gropup and their following management in acceptor. Final part work paies description activities created application servant for signal processing RDS-TMC with explication concurrence and functionality single function. KEYWORDS RDS, RDS-TMC, ALERT-C, traffic information, travel information
PLCH, J.. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2008. 64 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Ivo Lattenberg, Ph.D.
Prohlášení Prohlašuji, že svůj semestrální projekt na téma zpracování signálu RDS-TMC jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího bakalářské práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedeného semestrálního projektu dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením této bakalářské práce jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení 152 trestního zákona č. 140/1961 Sb. V Brně dne.... podpis autora
Poděkování Děkuji vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Ivo Lattennbergovi, Ph.D. za velmi užitečnou metodickou pomoc a cenné rady při zpracování bakalářské práce. V Brně dne.... podpis autora
OBSAH Úvod... 13 1 Specifikace RDS... 15 1.1 Historie a vývoj RDS... 15 1.2 Vrstvy RDS... 16 1.2.1 Fyzická vrstva... 16 1.2.2 Spojová vrstva... 19 1.2.3 Relační a prezentační vrstva... 21 1.2.4 Popis aplikací skupin... 28 1.3 Příklad kódování skupiny 0... 30 2 RDS-TMC... 35 2.1 Základní část zprávy... 36 2.1.1 Událost... 36 2.1.2 Místo... 38 2.1.3 Směr a rozsah... 40 2.1.4 Trvání... 40 2.1.5 Doporučení objížďky... 40 2.2 Nepovinná část zprávy... 41 2.3 Správa zpráv... 45 2.3.1 Ukládání zpráv... 45 2.3.2 Opakování zpráv... 45 2.3.3 Aktualizace zpráv... 45 2.3.4 Mazání zpráv... 45 2.4 Jedno-skupinové uživatelské zprávy... 46 2.5 Multi-skupinové uživatelské zprávy... 47 2.5.1 První skupina... 47 2.5.2 Druhá skupina... 48 2.5.3 Následující skupiny... 49 2.6 Ladící informace... 49 3 Praktická realizace... 51 3.1 Popis přijímače... 51 3.2 Popis protokolů NMEA 2.0 a GNS 2.0... 52 3.3 Popis vytvořeného programu... 53 3.3.1 Spuštění programu... 53 3.3.2 Práce s knihovnou TurboPower Async Professional (APRO)... 54 3.3.3 Zpracování RDS... 55 3.3.4 Správa skupin TMC... 56 3.3.5 Zobrazování zpráv TMC... 58 3.3.6 Ukončení programu... 61 3.4 Praktické zkoušky vytvořeného programu... 61 Závěr... 63 Literatura... 64
SEZNAM OBRÁZKŮ Obr.1: Spektrum signálu v pásmu FM... 16 Obr.2: Časová funkce samostatně umístěného dvoufázového symbolu.... 18 Obr.3: Spektrum signálu RDS... 19 Obr.4: Struktura základního bloku kódu.... 19 Obr.5: Základní struktura zprávy RDS verze A.... 22 Obr.6: Základní struktura zprávy RDS verze B.... 23 Obr.7: Rozložení skupiny 0 verze A...... 31 Obr.8: Rozložení skupiny 0 verze B.. 31 Obr.9: Bloková struktura skupiny 8 verze A tedy TMC.... 36 Obr.10: Grafické promítnutí situace z tab.12.. 39 Obr.11: Jedno-skupinová uživatelská zpráva RDS-TMC... 46 Obr.12: Multi-skupinová zpráva: první skupina.. 48 Obr.13: Multi-skupinová zpráva: druhá skupina. 48 Obr.14: Multi-skupinová zpráva: skupiny následující druhé.. 49 Obr.15: Přijímač Navilock BT-313T.. 51 Obr.16: Vzhled okna vytvořeného programu.. 62
SEZNAM TABULEK Tab.1: Pravidlo pro diferenční kódování... 17 Tab.2: Pravidlo pro dekódování na straně přijímače..... 18 Tab.3: Hodnoty ofsetové slova d(x) použitého v kontrolním součtu.... 20 Tab.4: Vztah mezi nastavením TP a TA... 24 Tab.5: Přehled skupin a verzí s jejich krátkým popisem a nastavením bitů..... 25 Tab.6: Ukázka kódů programového druhu.... 27 Tab.7: Význam nastavení bitů aplikace DI.... 32 Tab.8: Významy speciálních hodnot AF... 32 Tab.9: Znaky dle ISO 646 zobrazitelné na jednoduchém displeji. 34 Tab.10: Třídy a počty událostí jež obsahuje seznam událostí. 37 Tab.11: Krátká ukázka několika položek v seznamu událostí. 38 Tab.12: Ukázka obsahu z tabulky míst.... 39 Tab.13: Popis doplňkových kategorií TMC.... 41
SEZNAM ZRATEK CCIR EBU ITU-R GPS MSB NAVSTAR ODA RBDS RDS SA SPS TMC ALERT-C - Consultative Committee on International Radio - European Broadcasting Union - International Telecommunication Union Radiocommunication sector - Global Positioning System - Most Significant Bit - NAVigation System using Time And Range - Open Data Application - Radio Broadcast Data System - Radio Data System - Selective Avaibility - Standart Positioning Service - Traffic Message Channel - Advice and problem Location for European Road Traffic, version C
ÚVOD Předmětem této bakalářské práce je obeznámení se s principy služeb poskytujících dopravní informace řidiči a vytvoření programu zpracovávající signál RDS-TMC. V práci se zaměřím také na popis příjmu těchto informací. Realizovaný program má přijímat, přes rozhraní bluetooth, informace jedné z dopravních služeb od přijímače Navilock BT 313T a provádět jejich zpracování. Program bude vytvářen v programovacím jazyce C++. O důležitosti dopravních informací a systémech pro jejich vytvoření, distribuci a příjem hovoří především neustále se zvyšující množství automobilů, jež se pohybují po dopravních komunikacích. Podle statistik uvedených v ročence Ministerstva dopravy České republiky [5] bylo jen v České republice na konci roku 2006 registrováno přes 4,1 miliónu osobních automobilů s meziročním nárůstem téměř 150 tisíc automobilů, přičemž u dopravních automobilů se dostaneme v počtu registrací k číslu přes 460 tisíc s meziročním nárůstem 53 tisíc vozidel. Z uvedených čísel vyplývá, že při takovém počtu dopravních prostředků roste i potřeba kvalitního prostředku, který bude zastávat funkci průvodce a pomocníka na cestách. Při využívání dopravních informací během jízdy dochází ke zvýšení jízdního komfortu neboť řidič je neustále informován o dopravní situaci v jeho okolí a tak dopředu ví, kterým dopravním komunikacím se má při své cestě vyhnout, protože na nich došlo k nějaké neobvyklé situaci, což může znamenat dopravní nehodu, silniční zácpu, uzavírku nebo i přesun nadměrného nákladu a tím pádem zúžení vozovky či úplnou neprůjezdnost. K tomuto se váže také zvýšení bezpečnosti a snížení zátěže na řidiče, jehož pozornost by po dlouhém stání u nehody či pomalém popojíždění v koloně klesala. Především u delších jízd je také nezanedbatelné zkrácení času jízdy díky využití dopravních informací, kdy se doba jízdy může zkrátit i o několik hodin. Zkrácení délky jízdy má také ekonomický důsledek v podobě nižší spotřeby pohonných hmot. Z toho však také vyplývá v poslední době velmi diskutované snížení vytvářených škodlivých emisí jakožto skleníkových plynů a tím i snížení zátěže životního prostředí. Vždyť jen v České republice vypustí do ovzduší silniční doprava přes 15 miliónů tun oxidu uhličitého (CO 2 ). V několika posledních letech dochází k rychlému rozvoji dopravních systémů vlivem výše jmenovaných důvodů, ale také především důsledkem rychlého tempa technologického vývoje lidstva díky němuž jsme schopni již nyní vytvářet přístroje z větší části podle našich představ. To při použití v automobilech znamená přístroje malé, rychlé, snadno ovladatelné a s malou spotřebou. Takovéto systémy by však nemohly vzniknout bez mezinárodní podpory, 13
jež je završena vytvořením jednotného standartu s následným postupným nasazením do provozu na jednotlivých územích. Na rozvoji má také nemalou zásluhu spotřebitelský zájem o takovéto přístroje který inspiruje výrobce k dalšímu vývoji dopravních systémů a zkvalitnění stávajících poskytovaných služeb. V dnešní době je jedním z nejrozšířenějších způsobů pro distribuci a příjem informací o dopravě systém RDS-TMC jemuž, jak je již z názvu práce patrné, bude věnována největší pozornost v následujících kapitolách. Bude zde uveden poměrně podrobný popis jak už systému RDS tak jeho službě TMC. Informace budou zahrnovat průřez celou problematikou zpracování signálu. Poslední část práce je pak věnovaná popisu vytvořeného programu který zajišťuje příjem a zpracování signálu RDS-TMC. 14
1 SPECIFIKACE RDS Tato kapitola se zabývá rozborem problematiky systému RDS (Radio Data System) přičemž je většina informací čerpána z literatury [1] jež je hlavní normou k popisu systému RDS. Existuje ještě jedna podobná norma RBDS (Radio Broadcast Data System) jež se však používá pro vysílání v USA a proto se jí zde nebudu zabývat. 1.1 Historie a vývoj RDS Důvodem pro vytvoření systému RDS bylo stále větší množství rádiových programů ve VKV/FM pásmu což způsobovalo problémy s obtížnějším naladěním jednotlivých rádiových stanic. Nápad tohoto systému se objevil někdy okolo roku 1974 kdy odstartoval jeho vývoj u European Broadcasting Union (EBU). Účelem systému RDS mělo být vytvoření uživatelsky více přívětivého rádiového přijímače zvláště se zaměřením na autorádia kde je využívána síť vysílačů s několika alternativními frekvencemi. Posluchači mělo být také umožněno zobrazit si jméno rádiové stanice na osmimístném alfanumerickém displeji spolu s informací o frekvenci naladěného vysílače. Systém však nesměl ovlivnit současné přijímače které nebyly na příjem RDS vytvořeny a pracoval tak jen v pozadí. Toho bylo možné docílit pomocí mikroprocesorem řízené PPL ladící technologie. Od roku 1980 byly prováděny první pokusy ve švýcarském Bernu. V roce 1982 byly odstartovány další testy ve švédském Stockholmu vyhodnocením 8 systémů základního kódování RDS. Roku 1983 došlo k setkání EBU s provozovateli rádiových vysílačů kde byl systém předveden a také byl systém předložen CCIR (dnešní ITU-R). V následujících letech byl systém prezentován v USA, Asii i Africe. V roce 1987 byly představovány první RDS přijímače a poté došlo k masivní produkci automobilových přijímačů s RDS. V roce 1990 byl publikován evropský standart pro RDS CENELEC EN 50067:1990 (dnes existuje verze EN 50067:1998). V roce 1991 byl v Hong Kongu představen první RDS EON přijímač a systém RDS byl prezentován Číně. V roce 1992 došlo ke konečnému zkompletování standardu RDS také v USA pod názvem RBDS (Radio Broadcast Data System). Od roku 1993 je vytvořeno RDS Forum jež spojuje průmysl, hlasatele, přenosové dodavatele a regulátory. Jeho náplní je také vydávání revizí dokumentu SPB 490 obsahující popis RDS a jeho služeb ale také například konference zabývající se systémem RDS. Podrobnější historické milníky vývoje jsou uvedeny ve zdroji [6] odkud byl také čerpán text pro tuto kapitolu. 15
1.2 Vrstvy RDS Norma [1] rozděluje funkce RDS mezi jednotlivé vrstvy jímž definuje určité vlastnosti a pravidla jimiž se musí řídit. 1.2.1 Fyzická vrstva Systém RDS je vytvořen pro aplikaci u zvukového rádiového vysílání v pásmu VKV/FM ve frekvenčním rozsahu od 87,5 MHz do 108,0 MHz kde je vysílán spolu s nosnou stereofonního vysílání nebo monofonního vysílání. Jelikož je RDS určeno pro přenos dat je navrženo tak, aby nedocházelo k ovlivnění zvukového signálu. U rádiového přenosu je definována pilotní frekvence jako hodnota 19 khz a systém RDS je umístěn na třetí harmonické, což znamená, že je nesen na frekvenci 57 khz. Frekvence je takto zvolena schválně, aby nedocházelo k rušení stereofonního vysílání neseného na frekvenci 38 khz neboli dvojnásobku pilotní frekvence. Toleranční pásmo nosné frekvence pilotního kmitočtu u 19 khz je ± 2 Hz a u vedlejší nosné 57 khz činí tato tolerance ± 6 Hz. Na obr.1 je vidět rozložení frekvenčního pásma. Obr.1: Spektrum signálu v pásmu FM. Dříve byla frekvence 57 khz vyhrazena pro službu ARI jež sloužila pro přenos dopravních informací, avšak v dnešní době se už odstupuje od jejího využívání a prakticky již není nikde funkční. RDS však může být použito současně se systémem ARI pokud jsou oba systémy vysílány ze stejného vysílače. Nicméně pro tento případ jsou zde nutná některá omezení související s fází a úrovní těchto dvou služeb. 16
Tolerance je zavedena i pro fázový úhel a to na hodnotu ± 10. Pokud je použito vysílání se společným vysíláním ARI a RDS je fázový úhel mezi dvěma vedlejšími nosnými stanoven na hodnotu 90 ± 10. Aby nedocházelo k rušení mezi stereofonním zvukem neseným blízko RDS je také omezena šířka bočního pásma signálu RDS na ± 2,4 khz v okolí frekvence 57 khz. Toto opatření je zavedeno jak na straně vysílače tak i u každého přijímače. Rozsah zdvihu FM nosné nemodulovanou vedlejší nosnou je ± 1,0 khz až ± 7,5 khz, přičemž doporučovaná je hodnota ± 2,0 khz. Dekodéry by měly být konstruovány tak, aby byly schopné zdvih vedlejší nosné měnit v rozmezí časového úseku ne kratším než je 10 ms. Je-li současně s RDS vysílán také signál ARI je doporučená hodnota zdvihu u RDS ± 1,2 khz a u ARI pak 3,5 khz. Maximum přípustného zdvihu se sdruženým multiplexem je ± 75 khz. Vedlejší nosná je tvarována tvarovaným signálem s dvoufázově kódovaným datovým signálem. Vedlejší nosná je potlačena. Tato metoda modulace může být považována za jakousi formu dvoustavové fázové modulace PSK s fázovým zdvihem ± 90. Data která jsou přenášena pomocí RDS mají rychlost 1187,5 bitu/s s tolerancí ± 0,125 bitu/s. Tato rychlost nebyla zvolena náhodně jedná se o hodnotu která vznikne poté co vydělíme hodnotu vedlejší nosné na které je RDS přenášeno tedy 57 khz hodnotou 48. Přenášená data jsou zakódována pomocí diferenciálního kódování které pracuje podle pravidla uvedeného v tab.1 z které je patrné, že při úrovni nového vstupního bitu 0 je výstupní bit roven předchozí hodnotě výstupního bitu, zatímco při novém bitu s logickou hodnotu 1 se hodnota výstupního bitu oproti předchozímu výstupnímu bitu mění na opačnou hodnotu. Tab.1: Pravidlo pro diferenční kódování. Předchozí výstupní bit Nový vstupní bit Nový výstupní bit 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Na straně přijímače je nutné přenášená data opět konvertovat zpět inverzním postupem jehož pravidlo je uvedeno v tab.2. Pakliže přijde na vstup hodnota logické 0 pak je výstup roven předchozímu vstupu zatímco při hodnotě 1 jsou tyto hodnoty opačné. Data se dekódují správně i v případě že je přijatý signál invertovaný. 17
Tab.2: Pravidlo pro dekódování na straně přijímače. Předchozí vstupní bit Nový vstupní bit Nový výstupní bit 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Výkon datového signálu v blízkosti 57 khz vedlejší nosné je minimalizována použitím kódování každého bitu pomocí dvoufázového symbolu. Díky tomuto se také vyhneme problému s přeslechy s vedlejším stereo signálem a dosáhneme tím i kompatibility se systémem ARI. Hodnota logické 1 se dá v signálu rozeznat jednoduše tak, že každá lichá půlperioda začíná vzestupem do kladné maximální hodnoty a poté klesá až v druhé půlperiodě dosáhne záporného minima. Logická 0 je definována přesně naopak tudíž impuls začíná poklesem do záporného minima s nárůstem do kladného maxima v druhé půlperiodě. Příklad vzhledu osamoceného symbolu je uveden na obr.2. Jedna perioda signálu má délku přibližně 842 µs. Na obr.3 je zobrazeno spektrum přenášeného dvoufázově kódovaného signálu RDS. Obr.2: Časová funkce samostatně umístěného dvoufázového symbolu. 18
Obr.3: Spektrum signálu RDS. 1.2.2 Spojová vrstva Struktura kódu základního bloku je zobrazena na obr.4. Největším prvkem této struktury je skupina která má velikost 104 bitů. Každou skupinu potom dělíme na 4 bloky, přičemž každý z nich má velikost rovnu 26 bitům. Takový blok je pak nositelem dvou částí, z nichž první část je informační slovo, jež nese samotnou informaci a následuje ji kontrolní součet zajištující ověření pravosti nesené informace. Informační složka má velikost 16 bitů a kontrolní součet pak zbývajících 10 bitů. Obr.4: Struktura základního bloku kódu. Pro přenášené bity platí pravidlo, že všechny informační slova, kontrolní součty, binární čísla či hodnoty binární adresy mají svůj nejvýznamnější bit (MSB) umístěn na začátku a je vysílán jako první. Pak má tedy poslední přenášený bit u binárního čísla nebo adresy váhu 2 0. 19
Důležité je také upozornit na to, že mezi skupinami ani bloky nejsou žádné mezery, neboť je veškerý přenos dat proveden synchronně. Protichybová ochrana Jak již bylo zmíněno, každý 26-bitový blok obsahuje 10-ti bitový kontrolní součet, který je umístěn za užitečnými informacemi. Tento součet je určen k odhalení případné chyby po přijetí přijímačem a k odstranění takové chyby která může vzniknout během přenosu. Kontrolní součet vznikne dvojkovým součtem zbytku po vynásobení x 10 s následním dělením 16-bitového informačního slova generujícím mnohočlenem g(x) a 10-ti bitovým binárním řetězcem d(x) jež je nazýván jako ofsetové slovo, přičemž hodnota ofsetového slova d(x) je různá pro každý blok v jedné skupině a jehož hodnoty jsou uvedeny v tab.3. Generující blok g(x) je dán následovně 10 8 7 5 4 3 ( x) = x + x + x + x + x + x + 1 g. (1.1) Důvodem k přidání ofsetového slova je zabezpečení skupinové a blokové synchronizace. Jelikož je možné přidané ofsetové slovo na straně přijímače odstranit, tak nedochází k narušení funkce kontrolního součtu na zjištění a opravu chyb. Tab.3: Hodnoty ofsetové slova d(x) použitého v kontrolním součtu. Ofsetové Binární hodnota slovo d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 d 0 A 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 B 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 C 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 C 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 D 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 Po vygenerování se kontrolní součet umístí na konec za svůj 16-bitový blok užitečných informací. První bit v kontrolním součtu označený jako c 9 je nejvýznamnějším bitem tedy MSB. Takovýto popis zabezpečení proti chybám je konečné. Při příjmu má zabezpečovací kód u kontroly chyb možnost zjistit v bloku všechny jednoduché a dvojité bitové chyby, pak také zjistí každou chybnou skupinu impulsů o velikosti 10 a více bitů a také zjistí zhruba 99,8 % skupin impulsů o velikosti 11 bitů a asi 99,9 % všech skupin impulsů které jsou delší. Opravný kód je také schopný opravit jednotlivou skupinu impulsů o velikosti 5 a méně bitů. 20
Synchronizace Synchronizace je použita na straně přijímače pro určení každého bloku aby mohl nalézt začátek bloku, například po zapnutí přístroje. Přístroj přijímá data a bit po bitu kontroluje jejich obsah a čeká na situaci, kdy porovnáváním dospěje k určení dvou syndromů, které korespondují se správnými sekvencemi pro blok. Bloky v každé skupině jsou identifikovatelné pomocí ofsetových slov A, B, C případně C a D jež jsou přidány do bloků 1, 2, 3 a 4 v každé skupině. Po tom co tohoto dosáhne je přijímač zasynchronizovaný a ofsetové slovo jež je přidáno v kontrolním součtu na straně vysílač je odečteno před kontrolou a případnou opravou chyb. I po synchronizaci je důležité kontrolovat případnou ztrátu synchronizace a co nejdříve ji zjistit a také napravit. Možností je neustálé kontrolování syndromu pro určení bloku avšak vlivem působení rušení na přenosové cestě a tím i vznik chyb toto značně ztěžuje. Další možností je použití PI kódu jež umožní rozeznat posun synchronizace o jeden bit avšak neovlivní přenos. Pokud víme že PI kód byl přijat správně ale zjistíme, že je posunut o jeden bit doprava či doleva, pak víme, že se jedná o posun a dekodér tak může okamžitě zareagovat a opravit synchronizaci. Skupinovou a blokovou synchronizaci zajišťuje posuvný registr kterým protéká datový tok a po každém posunu se snaží zjistit zda u přijatých dat odpovídá vypočítaný syndrom z posledních 10 bitů jedné z hodnot přiřazené k ofsetovému slovu. Takovýto cyklus je opakován s každým přijatým bitem a operace tedy musí trvat méně než je doba jedné bitové periody, tedy přibližně méně než 842 µs. Nemůžeme však takto používat synchronizaci neustále, neboť z měření náhodných signálů vyplynulo, že asi 6krát za sekundu dojde k situaci, že je nalezeno ofsetové slovo, avšak na špatném místě, čímž dojde ke ztrátě synchronizace. Tento problém se dá řešit použitím určité setrvačnosti, neboť víme, že bloky jdoucí po sobě obsahují určité ofsetové slovo A, B, C, D, A, B a tak můžeme rozpoznat a přeskočit jeden chybný. 1.2.3 Relační a prezentační vrstva Zásady uspořádání Zprávy s nejčastějším opakováním nebo u kterých je potřeba co nejkratší přístupový čas jako například identifikace programu PI obvykle zastávají v každé skupině stejné umístění a mohou být proto dekódovány bez ohledu na kterýkoliv jiný blok který takovou informaci obsahuje. 21
Aby se umožnil další rozvoj a vyhovělo se možným budoucím potřebám uživatelů tak neexistuje žádný pevně stanovený rytmus opakování různých skupin, čímž se dosahuje velké přizpůsobivosti vkládání zpráv. Vlivem toho je nutné adresování pro rozpoznání informačního obsahu bloků které nenesou často se opakující informace. Všechny skupiny jsou adresovány tak, aby mohl být rozpoznán druh informačního obsahu. Je minimalizováno směšování různých druhů zpráv v rozsahu každé skupiny což je důležité pro rozhlasové provozovatele neboť si přejí vysílat jen některé zprávy a tak nemusí vysílat dohromady zprávu o naladěné frekvenci spolu s radiotextem, což by při nechtěném vysílání jedné z nich, vedlo k plýtvání kapacitou kanálu vysíláním nevyužitých bloků. Místo toho se mohou častěji opakovat zprávy jež jsou požadovány. Formátování bylo navrženo tak, aby bylo maximálně pružné a umožnilo se použití budoucích aplikací, přičemž jedna ze skupin může být použita pro ODA (Open Data Application). Základní vlastnosti Jak je vidět na obr.5 se zobrazením základní struktury zprávy verze A, první blok každé skupiny začíná kódem identifikace programu PI. Ve druhém bloku následuje v prvních 4 bitech označení skupiny a v pátém bitu je obsaženo označení veze na A nebo B. Pokud se jedná o verzi B je skupina mírně odlišná v tom, že blok 3 nese informaci o PI kódu což je zobrazeno na obr.6. Kódy jako je PI, PTY, a TP (jejich význam bude vysvětlen níže) mají tu výhodu, že mohou být dekódovány bez ohledu na ostatní bloky mimo blok, který tato data obsahuje. Tím se sníží doba přístupu k obsahu takové zprávy a využije se výhody krátké délky bloku. Pro jednoznačné určení, že v bloku 3 je obsažen kód PI stačí speciální offsetové slovo C jež je použito u verze B jenž je na obr.6 a není tedy nutné se spoléhat na přečtení a vyhodnocení bitu B 0 druhého bloku. Obr.5: Základní struktura zprávy RDS verze A. 22
Obr.6: Základní struktura zprávy RDS verze B. PI kód Bity PI kódu jsou obsaženy vždy v prvním bloku a pokud se jedná o verzi B tak i ve třetím bloku skupiny (viz obr.6), přičemž bity jsou označeny tak, že první je b 15 a poslední b 0. První 4 bity b 15 až b 12 obsahují identifikaci země ve které je tento signál vysílán. Tato hodnota obsahuje binárně zapsané hexadecimální číslo země a tudíž existuje 16 možností které můžeme použít avšak hodnota 0 je vynechána a proto můžeme použít jen rozsah 1 až F. Pro jednotlivé státy jsou tato čísla rozložena tak aby sousední státy neměly stejný identifikátor. Například Česká republika má označení 2 a z našich sousedních států má Německo D nebo 1, Polsko 3, Slovensko 5 a Rakousko A. Následující čtveřice bitů v rozsahu b 11 až b 8 nesou informaci o typu programu a jeho oblasti pokrytí. Hodnota má opět binárně zapsaný hexadecimální rozsah 0 až F a umožňuje rozlišit 16 situací. Hodnota 0 značí lokální přenos z jednoho vysílače v průběhu vysílání. Hodnota 1 značí mezinárodní program jež je také přenášen v ostatních zemích a 2 značí národní program vysílaný po celé zemi. Hodnota 3 označuje program jenž je vysílán na velké části země. Rozsah hodnot 4 až F označuje 12 regionálních vysílání které jsou dostupné na jedné či více frekvencích bez bližší specifikace územního ohraničení. Zbytek bitů tedy b 7 až b 0 obsahuje referenční číslo programu. Toto číslo definuje různé druhy programových rodin přičemž přidělování se provádí v každé zemi systematicky a jsou spojeny s příslušným typem vysílání. Rozdělení na skupiny a verze V druhém bloku první čtyři bity označují použití některé skupiny a je rozlišeno podle binárních vah takto A 3 = 8, A 2 = 4, A 1 = 2, a A 0 = 1. Následující pátý bit označuje verzi kterou má každá skupina. Je-li B 0 = 0 pak je kód PI vložen jen do prvního bloku a tato verze se nazývá A, přičemž spolu s číslem skupiny vypadá označení jako 0A, 1A, 2A Při 23
nastavení B 0 = 1 je kód PI vložen do bloků 1 a 3 všech typů skupin a verze je označená jako B a s číslem skupiny se značí jako 0B, 1B, 2B Jelikož je u verze B vložen PI kód i do 3 bloku je nutné použít speciální ofsetové slovo nazvané C právě pro třetí blok takové skupiny. Jelikož se dá takové ofsetové slovo jednoznačně identifikovat, je poté s třetím blokem automaticky zacházeno jako s kódem PI bez ohledu na hodnotu bitu B 0. Typy skupin Jak již bylo popsáno v předchozí kapitole, tak skupina je definována podle prvních 4 bitů ve druhém bloku a podle pátého bitu se rozezná o kterou jde verzi. V tab.5 jsou sepsány a popsány jednotlivá nastavení skupin a verzí. Popisek ODA značí aplikaci jež není přímo specifikována standardem. Ve skupině 3A je umístěn identifikátor pro ODA který určuje pro jakou verzi je skupina ODA použitelná. Bit TP Tento bit je dle obr.5 umístěn na 6 pozici od začátku druhého bloku a označuje, zda se v tomto programu objevují hlášení pro motoristy. Rozlišení je velice jednoduché neboť pokud obsahuje hodnotu 0 není zde takové vysílání přítomno a naopak při hodnotě 1 je vysílání přítomno. S ohledem na hodnotu tohoto bitu může být nastaveno vyhledávání rádiových stanic na přijímači. Je možné tento bit kombinovat spolu se službou TA pro určení služby EON a jenž je obsažená ve skupinách a verzích 0A, 0B, 14B a 15B. Vzájemný vztah mezi těmito nastaveními je uvedeno v tab.5. Ta je definováno jedním bitem. Traffic Programme TP Tab.4: Vztah mezi nastavením TP a TA. Traffic Announcement TA Význam 0 0 Tento program neobsahuje vlastní dopravní hlášení a ani přes EON neodkazuje na jiný program jenž by jej obsahoval. 0 1 Tento program nepřenáší vlastní dopravní informace avšak má informace o jiném programu jenž tyto informace přenáší. 1 0 Na tomto programu nyní dochází k vysílání dopravních zpráv, ale přes EON nejsou dostupné žádné další informace o ostatních dopravních oznámeních. 1 1 Dopravní oznámení jsou na tomto programu nyní vysílány 24
Tab.5: Přehled skupin a verzí s jejich krátkým popisem a nastavením bitů. Typ Binární kód skupiny A 3 A 2 A 1 A 0 B 0 Popis 0A 0 0 0 0 0 Základní informace o naladění a přepínání (AF, PS) 0B 0 0 0 0 1 Základní informace o naladění (PS) 1A 0 0 0 1 0 Číslo programové položky a pomalé značkovací kódy 1B 0 0 0 1 1 Číslo programové položky 2A 0 0 1 0 0 Radiotext (64 znaků) 2B 0 0 1 0 1 Radiotext (32 znaků) 3A 0 0 1 1 0 Identifikátor aplikace ODA 3B 0 0 1 1 1 ODA 4A 0 1 0 0 0 Přesný čas a datum 4B 0 1 0 0 1 ODA 5A 0 1 0 1 0 Transparentní datové kanály (32 kanálů po 4 znacích) 5B 0 1 0 1 1 Transparentní datové kanály (32 kanálů po 2 znacích) 6A,6B 0 1 1 0 0,1 Domácí aplikace 7A 0 1 1 1 0 Rádiový paging 7B 0 1 1 1 1 ODA 8A 1 0 0 0 0 Služba pro přenos dopravních informací TMC 8B 1 0 0 0 1 ODA 9A 1 0 0 1 0 Tísňový systém výstrahy 9B 1 0 0 1 1 ODA 10A 1 0 1 0 0 Popis typu programu 10B 1 0 1 0 1 ODA 11A,11B 1 0 1 1 0,1 ODA 12A,12B 1 1 0 0 0,1 ODA 13A 1 1 0 1 0 Rozšířený rádiový paging 13B 1 1 0 1 1 ODA 14A,14B 1 1 1 0 0,1 Rozšířená informace z ostatních zdrojů 15A 1 1 1 1 0 Definováno jen pro RBDS 15B 1 1 1 1 1 Rychlá informace o naladění a přepínání 25
Kód PTY Tento kód označuje druh vysílaného programu. Jak je vidět na obr.5 a obr.6 je umístěn v rozmezí 7 až 11 bitu v druhém bloku každé skupiny označený jako PT 4 až PT 0. Informace je nesena v podobě binárně zapsaného dekadického čísla podle kterého se určí příslušná skupina. Bit označený jako PT 4 je nejvýznamnější bit s hodnotou 16 a bit PT 0 je nejméně významný s hodnotou 1. Hodnota je tedy v rozsahu 0 až 31. Podle této hodnoty může rádio vyhledávat příslušný typ programu, který chce obsluha právě poslouchat. Písemný popis dané kategorie je možné zobrazit na displeji rádiového přijímače. V původní podobě bylo zobrazení zamýšleno pouze pro 8-místný displej avšak v současné verzi normy RDS (viz [1]) se myslí už i na 16-místný displej a proto jsou některé popisy mírně odlišné. Skupiny jsou uvedeny v tab.6. a v literatuře [1] jsou dále upřesněny přesné významy daných kategorií. V dřívějších verzích bylo definováno pouze 17 kategorií, přičemž po devátou se jednalo o řeč a od desáté po šestnáctou byla hudba a poslední jednatřicátou byl alarm pro všeobecnou výstrahu. Definice některých kategorií je následující. První skupina je definována jako krátké zprávy o faktech, událostech, reportážích a aktualitách. Sedmá skupina zahrnuje koncertní programy s národním nebo regionálním aspektem zahrnující i jazyk či divadlo. Desátá skupina jenž je Pop obsahuje komerční hudbu, která je obecně považována za populární a je často udávána v nedávném nebo aktuálním diagramu v prodejnosti. Počasí, jenž se skrývá pod šestnáctou kategorií je tvořeno zprávami o aktuálním počasí, předpovědích a také meteorologických informacích. Dvacátá kategorie pojednává o náboženství a aspektech víry v boha či bohy a otázkách existence či etiky. Country v kategorii s číslem dvacet pět je definováno písněmi jež vznikly a pokračují v hudební tradici Amerických jižních států, přičemž je charakterizuje přímá melodie s epickou linkou. Předposlední kategorie je vysílána při testu vysílače nebo přijímačů pro varovné vysílání. Tuto kategorii není možné vybrat pro dynamické přepínání na uživatelském přijímači. Poslední kategorie je určena pro nouzové oznámení výjimečných událostí působící nebezpečí především přírodního charakteru. Není možné jej použít při vyhledávání na uživatelském přijímači. 26
Tab.6: Ukázka kódů programového druhu. Číslo Kód Druh programu 8 místný displej 16 místný displej 0 00000 Žádný typ programu nebo nedefinovaný None None 1 00001 Zprávy News News 2 00010 Běžné události Affairs Current Affairs 3 00011 Informace Info Information 4 00100 Sport Sport Sport 5 00101 Výchovné programy Educate Education 6 00110 Drama Drama Drama 7 00111 Kultura Culture Cultures 8 01000 Věda Science Science 9 01001 Různé Varied Varied Speech 10 01010 Pop Music Pop M Pop Music 11 01011 Rocková hudba Rock M Rock Music 12 01100 Hlavní proud Easy M Easy Listening 13 01101 Lehká klasika Light M Light Classics M 14 01110 Vážná klasika Classics Serious Classics 15 01111 Ostatní hudba Other M Other Music 16 10000 Počasí Weather Weather & Metr 17 10001 Finance Finance Finance 18 10010 Dětské programy Children Chidren s Progs 19 10011 Společenské události Social Social Affairs 20 10100 Náboženství Religion Religion 21 10101 Telefonní hovory Phone In Phone In 22 10110 Cestování Travel Travel 23 10111 Volný čas Leisure Leisure & Hobby 24 11000 Jazzová hudba Jazz Jazz Music 25 11001 Country hudba Country Country Music 26 11010 Národní hudba Nation M National Music 27 11011 Starší hudba Oldies Oldies Music 28 11100 Folková hudba Folk M Folk Music 29 11101 Dokumentární Document Documentary 30 11110 Alarm Test TEST Alarm Test 31 11111 Alarm Alarm! Alarm Alarm! 27
1.2.4 Popis aplikací skupin Seznam alternativních kmitočtů (AF) Vysílač informuje přijímač na jakých dalších frekvencích vysílá stejná stanice svůj program. Pokud přijímač obsahuje paměť může si tyto informace uložit a později použít k rychlému přeladění. Tato služba je užitečná především pro automobilová a přenosná rádia která se během příjmu pohybují. Údaj o čase a datu (CT) Datum a čas je udáván v mezinárodním formátu UTC přičemž je použit juliánský kalendář. Přijatá data nejsou zobrazena přímo ale jsou upravena podle místního času a data. Dekodér identifikace (DI) a dynamický PTY identifikátor (PTYI) Tyto bity (uvedeny v tab.7) indikují které operační módy je vhodné používat při vysílání zvuku a indikují zda jsou PTY kódy přepínány dynamicky. Rozšířený kód země (ECC) Jak bylo popsáno dříve v prvním bloku každé skupiny je vysílán PI kód který určuje zemi, oblast vysílání a referenční číslo programu. Kód ECC je vysílán ve třetím bloku skupiny 1A v druhé polovině bloku a zabírá tedy 8 bitů. Je určen pro unikátní určení země a vysílá se několikrát za minutu. Rozšířené informace o jiných sítích (EON) Tato služba slouží pro aktualizaci informací o programech které nejsou vysílány na naladěném programu. Může přenášet informace o alternativních kmitočtech jiného programu jeho názvu či dopravním obsahu. Systém tísňové výstrahy (EWS) Slouží pro přenos varovných zpráv v případě nouze. Zprávy jsou vysílány všem avšak přijmout takovou zprávu mohou pouze speciální přijímače. Uživatelské aplikace (IH) Tyto data jsou dekódována pouze uvnitř rozhlasové stanice a použití je možné pro identifikaci původu vysílání, dálkové přepínání sítí či pagingu zaměstnanců. O použití si rozhoduje každá organizace sama. Aplikace otevřených dat (ODA) Toto vysílání obsahuje data která nejsou specifikována normou. Identifikace typu ODA se provádí pomocí skupiny 3A kde je vysílán identifikátor. 28
Přepínač hudby a slova (M/S) Toto je dvoustavový signál pro přenos informace zda je nyní vysílána hudba nebo mluvené slovo. U přijímače se toho využívá pro nastavení dvou rozdílných hlasitostí přičemž jedna je pro hudbu a druhá pro mluvené slovo. Identifikace programu (PI) Tento kód obsahuje informace o zemi, oblasti vysílání a referenční číslo programu. Je určen pro odlišení daného programu od všech ostatních. Nejdůležitější aplikací je použití pro zjištění alternativní frekvence vysílání při špatném příjmu signálu. Aby mohl potvrdit přechod na alternativní kmitočet je nutné aby nový kmitočet měl lepší příjem a jeho kód se shodoval se současným. Číslo programové položky (PIN) Tato služba umožňuje na straně přijímače reagovat na nějakou programovou položku a třeba použít nahrávání. Kód obsahuje časový údaj a číslo dne v měsíci aby se vyloučily nejednoznačnosti. Jméno programu (PS) Tento kód obsahuje maximálně 8-mi znakové jméno přijímaného programu které je zobrazeno na přijímači což má usnadnit posluchači určit naladěnou stanici. Druh programu (PTY) Jedná se o identifikační číslo popisující druh vysílaného programu v rozmezí 0 až 31. Toto je také možné využít pro vyhledávání stanice obsahující požadovaný druh programu. Poslední číslo 31 je využito pro rozpoznání výstrahy. Název druhu programu (PTYN) Používá se pro popis PTY na displeji přijímače. PTY již obsahuje takové popisky, avšak díky PTYN můžeme například blíže specifikovat druh, takže například pokud přijmeme PTY = 4 což znamená, že na displeji by se měl zobrazit nápisek Sport avšak díky PTYN můžeme říci že se má vypsat třeba Fotbal. Rádiový paging (RP) Tato služba je určena pro paging prostřednictvím rádiových vln v pásmu VKV/FM, aby nemusel být vytvářen další přenosový protokol. Pro příjem je potřeba speciální přístroj který obsahuje kód adresy účastníka. Radiotext (RT) 29
Pro příjem tohoto kódu jsou určeny především přijímače v domácnostech které jsou vybaveny vhodným displejem. Identifikace dopravního hlášení (TA) Tato služba oznamuje vysílání dopravních informací a může automaticky přepnout přístroj z režimu poslouchání hudby na hlášení o dopravě či přístroj zapnout z pohotovostního režimu na poslech hlášení. Po skončení hlášení se přístroj opět vrátí do původního režimu. Transparentní datový kanál (TDC) Obsahuje 32 kanálů jež mohou být použity pro posílání jakéhokoliv typu dat. Kanál dopravních zpráv (TMC) Obsahuje informace o dopravě a bude podrobně probrán dále. Identifikace dopravního programu (TP) Oznamuje že naladěný program obsahuje dopravní hlášení a může být vzat v úvahu při ladění. Někdy bývá hodnota zobrazena na displeji přijímače. 1.3 Příklad kódování skupiny 0 Tato skupina obsahuje základní informace o naladěné stanici spolu s frekvencemi pro přeladění na jiný kmitočet stejného programu. Informace z této skupiny jsou použity v programu, jež je součástí této práce především pro zobrazení názvu naladěné rádiové stanice, aby bylo možné ověřit správné nastavení frekvence či dostupnost signálu. Tato skupina je určena ve verzi A pro přenos informací skupin DI (Decoder Identification), AF (Alternatice Frequencies), PS (Programme Service names), M/S (Music Speech switch), TA (Traffic Announcement identification) a ve verzi B pak pro přenos DI, PS, M/S a TA. Samozřejmě také obě obsahují společné skupiny jako je PI (Programme Identification), TP (Traffic Programme identification) a PTY (Programme TYpe). Rozmístění jednotlivých skupin bitů je zobrazeno na obr.7 pro verzi A zatímco schéma pro verzi B je na obr.8. Jak již bylo uvedeno v předchozích kapitolách kód PI obsahuje informace v prvních 4 bitech o zemi kde je vysíláno, další 4 bity oznamují pokrytí území signálem a zbylých 8 bitů je referenční číslo vysílaného programu. Bit TP značí zda je na naladěném programu vysíláno i dopravní zpravodajství přičemž hodnota 1 oznamuje že ano. Kódy hodnot PTY jsou uvedeny v tab.6 a oznamují jaký druh hudby či slova je právě vysílán což je možné použít pro automatické vyhledávání programového druhu. Hodnota TA oznamuje zda je dopravní hlášení přebíráno z jiného programu a má návaznost na bit TP. Vztahy jsou uvedeny v tab.4. 30
Obr.7: Rozložení skupiny 0 verze A. Obr.8: Rozložení skupiny 0 verze B. Bit M/S který je na pozici 4 bitu od konce druhého bloku informuje zda je vysílána hudba nebo mluvené slovo, což umožňuje nastavení rozdílných hlasitostí. Je-li bit roven 0 je přenášena řeč a při hodnotě 1 hudba. Poslední dva bity druhého bloku označené na obr.7 i obr.8 jako C 1 a C 0 jsou určeny pro jednoznačnou identifikaci pořadového čísla služby určení jména stanice (PS) a informace pro dekodér (DI). Bity DI jsou tedy postupně přenášeny po jednom s označením d 3 až d 0 a rozeznání o který z bitů se jedná je právě pomocí dvojice bitů C 1 a C 0. Významy jednotlivých možností hodnot v bitech C 1, C 0 a DI je popsáno v tab.7. Třetí blok této skupiny ve verzi A je využit pro přenos alternativních frekvencí daného programu. Každá hodnota použitá u této aplikace je reprezentována 8 bity z čehož plyne, že jsou přenášeny současně dvě hodnoty. Tyto hodnoty reprezentují buď hodnotu nosné frekvence programu nebo mají speciální význam pro ovládání. Bitová reprezentace pro hodnoty se speciálním významem jsou uvedeny v tab.8. Jak uvádí tabulka jsou tyto hodnoty definovány v rozsahu od 205 do 255. Hodnoty 0 až 204 určují alternativní frekvenci. 31
Tab.7: Význam nastavení bitů aplikace DI. C 1 C 0 DI Význam 0 0 0 Statické PTY 0 0 1 Dynamické PTY 0 1 0 Bez komprese 0 1 1 Komprese 1 0 0 Neumělý 1 0 1 Umělý 1 1 0 Mono 1 1 1 Stereo Hodnota čísla je určena jednoduchým převodem z binárního čísla do desítkové soustavy. U hodnoty 0 platí, že není nikde použita. Pro frekvence v pásmu VHF (Very High Frequency) platí, že hodnota 1 znamená frekvenci 87,6 MHz s navýšením o 0,1 MHz při navýšení hodnoty o 1 a hodnota 204 tedy reprezentuje frekvenci 107,9 MHz. Dále je díky hodnotě 250 možné také přepnout na jiné frekvenční rozsahy a to LF (Low Frequency), které je definováno pro hodnotu 1 jako frekvence 153 khz až po hodnotu 15 s frekvencí 279 khz s krokem 9 khz a pak pro MF (Medium Frequency) definované od čísla 16 s frekvencí 531 khz až po frekvenci 1602 khz s číslem 135 se stejným krokem 9 khz. Pro přenos alternativních frekvencí jsou možné dvě metody. První metoda označená jako A je určena pro přenosy maximálně 25 frekvencí a metoda B pak pro větší množství frekvencí. Metoda B také umožňuje signalizaci frekvence které patří různým regionům a které mohou nést v čase různé programy. Tab.8: Významy speciálních hodnot AF. Číslo Binárně Význam 205 11001101 Výplň Není definováno 224 11100000 Žádná AF 225 11100001 Následuje 1 AF 249 11111001 Následuje 25 AF 250 11111010 Následuje LF/MF frekvence Není definováno 32
Metoda A nejprve přenese bajt, jež obsahuje speciální hodnotou v rozsahu 224 až 249, která značí počet alternativních frekvencí, které budou následovat a to v rozsahu 0 až 25. Poté pokud není řečeno jinak přenáší hodnoty alternativních frekvencí pro pásmo VHF tedy 87,6-107,9 MHz. Pokud je program v pásmu LF či MF použije před frekvencí speciální hodnotu 250 která zajistí správnou interpretaci změny pásma. Tato hodnota se nezapočítává do hodnoty jež je přenesena prvním bajtem. Jelikož zde není definován žádný přepínač zpět na programy s frekvencí v pásmu VHF, je nutné nejprve přenést frekvence v tomto pásmu pokud nějaké jsou a až poté použít přepínač LF/MF a přenést frekvence pro tyto pásma. Tato metoda dále vyžaduje, aby počet bajtů v jedné skupině byl sudý a tak pokud je zjištěn lichý počet (včetně přepínače LF/MF) je jako poslední bajt vložena hodnota 205 jež značí výplň a nemá žádný další vliv. Metoda B přenese v prvním bajtu stejně jako metoda A speciální hodnotu v rozsahu 224 až 249, která značí počet frekvencí jež bude následovat. V druhém bajtu následuje hodnota frekvence programu pro nějž je tento seznam vysílán, přičemž každý vysílač má svůj vlastní seznam. Tuto hodnotu frekvence nazveme jako referenční (např. 99,5 MHz). Poté následují vždy dvojice frekvencí přičemž jedna s frekvencí je referenční. Je-li hodnota prvního bajtu z přenesené dvojice vyšší než hodnota druhého bajtu (např. 89,3<99,5 nebo 99,5<101,8) pak to znamená, že na dané alternativní frekvenci je vysílán stejný program jako na referenční. Pokud je však vztah opačný tedy, že první bajt je větší než druhý, jedná se o alternativní frekvenci, která je regionální variantou referenční frekvence. Může se jednat o případy, kdy je různé vysílání pro rozdílné regiony či vysílání jiných programů v průběhu času. Tato nastavení mohou mít návaznost na kód PI a jeho část, která určuje pro jakou oblast je určena, konkrétně pokud se jedná o kódy R1 až R12. Jelikož je možné v prvním bajtu oznámit pouze 25 následujících frekvencí může tedy vzniknout pouze 12 párů a potřebujemeli přenést více údajů vytvoříme další seznam či seznamy, jež postupně odvysíláme. Pro režim LF/MF jsou potřebné dva bajty z nichž první je 250 pro oznámení změny a druhý s frekvencí a proto není možné tuto frekvenci použít jako referenční. Poslední z přenášených informací v této skupině je jméno naladěné stanice (PS). Tato informace je umístěna jak ve verzi A tak i B. Přenos je určen pro 8 písmen či číslic a tento počet nelze nijak změnit. Pokud je třeba zobrazit více textu, je pro to určena skupina 2 která přenáší RadioText (RT). Pro přenos je vyhrazen celý čtvrtý blok. Jeden znak je definován 8 bity takže je možné přenést dva znaky současně. Stejně jako bylo adresováno DI je i PS takto adresováno a to pomocí bitů C 1 a C 0. Z těchto čísel je poté určena pozice na displeji přijímače pokud jím disponuje. Pro přenos celého názvu stanice jsou nutné 4 zprávy skupiny 0. Jelikož 33
si přijímače mohou tuto hodnotu pamatovat a zobrazovat při přeladění, není doporučeno zde umístěný text v průběhu času měnit. Znaky jež jsou zobrazovány musí být spolu s jejich číselným vyjádřením, jež je přenášeno, uloženy v paměti přijímače. Vzhled znaků je zobrazen v příloze E literatury [1]. Aby bylo pokryto co největší množství nejdůležitějších mezinárodních znaků, jsou vytvořeny tři tabulky. Všechny mají stejný základ v publikaci ISO 646 která definuje základních 96 znaků. Zbytek znaků v tabulce jsou pro každou tabulku rozdílné. Pro dekódování příchozího znaku je bajt rozložen na poloviny tedy b 7 až b 4 a b 3 až b 0 a hodnoty těchto skupin jsou použity jako souřadnice pro výběr v tabulce znaků. Takto je možné definovat až 256 znaků, ale hodnoty 0 a 1 první čtveřice bitů v bajtu jsou použity v kombinaci s druhou polovinou k přenesení speciálních netextových znaků jako je například výběr tabulky podle které bude dekódování probíhat, několik bitových kombinací není definováno a tak pro zobrazitelné znaky zbývá 218 možností. V tab.9 je zobrazena část tabulky se znaky podle ISO 646, přičemž zvýrazněny jsou ty znaky, jež jsou podle normy zobrazovány pomocí přístrojů s jednoduchým displejem. Tab.9: Znaky dle ISO 646 zobrazitelné na jednoduchém displeji. b 7 0 0 0 0 0 0 b 6 0 0 1 1 1 1 b 5 1 1 0 0 1 1 b 4 0 1 0 1 0 1 b 3 b 2 b 1 b 0 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0 @ P p 0 0 0 1 1! 1 A Q a q 0 0 1 0 2 2 B R b r 0 0 1 1 3 # 3 C S c s 0 1 0 0 4 4 D T d t 0 1 0 1 5 % 5 E U e u 0 1 1 0 6 & 6 F V f v 0 1 1 1 7 7 G W g w 1 0 0 0 8 ( 8 H X h x 1 0 0 1 9 ) 9 I Y i y 1 0 1 0 10 * : J Z j z 1 0 1 1 11 + ; K [ k { 1 1 0 0 12, < L \ l 1 1 0 1 13 - = M ] m } 1 1 1 0 14. > N - n 1 1 1 1 15 /? O _ o 34
2 RDS-TMC Tato služba je vytvořena pro přenos dopravních informací pomocí systému RDS směrem k řidiči. Informace pro tuto kapitolu jsou čerpány z literatury [2]. Zprávy TMC obsahují informace o vývoji počasí, dopravní situace a také o městských či mimo městských problémech v dopravě. Umožňuje snížení zátěže na řidiče v důsledku stresových situací či naplánování optimální trasy, případně změnu vlivem nových informací o stavu dopravy. Systém je také navržen tak, aby bylo v budoucnu možné rozšířit databázi možných událostí v uživatelském terminálu pro pokrytí aktuálních potřeb. Uživatelské terminály pak podle své vyspělosti mohou přijaté informace sdělit koncovému uživateli různými způsoby. Nejzákladnější přijímače zobrazují limitovaný počet zpráv a kvůli úspoře neobsahují kompletní databáze pro využití všech možností TMC. Vyvinutější pak mohou zobrazovat všechny přijaté zprávy s řazením podle jejich důležitosti a přijímat z více kanálů. Nejvyspělejší terminály umožňují nejen grafické zobrazení přijaté zprávy, ale i zvukové přehrání jednotlivých zpráv pro zvýšení uživatelského komfortu. Informace o dopravě jsou řidiči předány pomocí řetězce organizací, které se starají o různé aspekty přenosu. Prvním, kdo je na tomto řetězci, je datový poskytovatel. Ten se stará o zjišťování, zpracování a přeposílání informací o dopravě. Jeho úkolem je také zajistit kvalitu poskytovaných informací, například ověření pravosti a také poskytnutí zákaznického servisu. Informace dále putují k programovému správci, který přijatá data připraví pro vysílání. Tímto členem obvykle bývá samotné rádio, které poté informace odvysílá přes posledního člena, jenž je operátor přenosu. Ten má na starosti všesměrové vysílání nejen dat, ale i zvukového programu. Pro vysílání slouží také protokol ALERT-C (Advice and problem Location for European Road Traffic, version C) (viz lit. [4]) jež obsahuje specifikace zprávy, aby mohla být správně interpretována u uživatele. Je definován pro událostně orientované informační zprávy pro koncové uživatele. Zprávy RDS-TMC obsahují pouze čísla jako identifikátory různých situací a tak jsou tyto zprávy jazykově nezávislé a mohou být popsány jazykem podle uživatelské volby v přijímači. Zprávy TMC mají vyhrazenu v RDS skupinu 8A. Po odeslání první skupiny se zprávou TMC je odesláno 3 až 11 zpráv, které nejsou typu TMC, poté následuje odeslání identické zprávy TMC jako předtím a poté se opět pošle 3 až 11 zpráv které nemají obsah TMC a následně se zopakuje identická zpráva TMC. Pokud jsou doručeny alespoň dvě identicky totožné zprávy, je brána jako správná a poslána dále ke zpracování. 35